ДЫХАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ

Область техники

Изобретение относится к средствам обеспечения жизнедеятельности, а именно к устройствам для защиты органов дыхания и зрения человека от вредного воздействия непригодной для дыхания, токсичной и задымленной газовой среды, и может быть использовано, в частности, при изготовлении дыхательных аппаратов, работающих на сжатом воздухе с пневматически управляемым впускным клапаном и избыточным давлением под маской.

Предшествующий уровень техники

Из уровня техники известны различные конструкции дыхательных аппаратов.

В частности, патенте US 5464009, опубликованном 07.11.1995, и в патенте US 6394091, опубликованном 28.05.2002, раскрыты дыхательные аппараты, каждый из которых содержит источник сжатого газа, легочный автомат с пневматически управляемым впускным клапаном и маску с клапанной коробкой.

Недостатком данных устройств является большое время отклика легочного автомата на изменение режимов дыхания пользователя и, как следствие, повышенное сопротивление дыханию во всем диапазоне легочных вентиляций.

Наиболее близким к заявленному изобретению является дыхательный аппарат с клапаном, управляемым легкими, раскрытый в патенте US 5,016,627, опубликованном 21.05.1991, содержащий источник сжатого газа, легочный автомат, включающий корпус с впускным штуцером, крышку, герметично закрепленную между корпусом и крышкой мембрану, впускной клапан, установленный в корпусе с образованием управляющей камеры, выход которой выполнен в виде седла впускного клапана, взаимодействующий с седлом впускного клапана управляющий клапан, маску с клапанной коробкой.

Недостатками данного дыхательного аппарата являются низкое быстродействие легочного автомата, обусловленное значительным временем реакции пневматически управляемого впускного клапана на изменение потребностей пользователя в расходе газа при различных режимах дыхания, что затрудняет управление подачей газа пользователю и приводит к повышению сопротивления дыханию; необходимость создания пользователем отрицательного давления под маской для включения легочного автомата.

Раскрытие изобретения

Заявленное изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в снижении сопротивления дыханию за счет уменьшения времени отклика легочного автомата на изменение потребностей пользователя в расходе газа при различных режимах дыхания, а также в повышении удобства использования за счет обеспечения автоматического включения/отключения легочного автомата при стыковке/расстыковке с маской.

Указанный технический результат достигается за счет того, что дыхательный аппарат, содержащий источник сжатого газа, легочный автомат, включающий корпус с впускным штуцером, крышку, мембрану, герметично закрепленную между корпусом и крышкой, впускной клапан, установленный в корпусе с образованием управляющей камеры, выход которой выполнен в виде седла впускного клапана, взаимодействующий через рычаги с седлом впускного клапана управляющий клапан, маску с клапанной коробкой и клапаном выдоха, отличающийся тем, что рычаги установлены с возможностью осевого перемещения с впускным клапаном, а управляющий клапан связан с мембраной через рычаги и установлен соосно с седлом впускного клапана.

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что легочный автомат дыхательного аппарата снабжен механизмом включения/выключения, который при расстыковке с маской через связанные между собой мембрану и рычаги выключает легочный автомат, закрывая клапана (прекращая подачу воздуха от впускного штуцера), а при стыковке с маской с помощью специального упора в клапанной коробке позволяет начать работу легочного автомата без дополнительных механических манипуляций.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен общий вид дыхательного аппарата с легочным автоматом;

на фиг.2 изображен легочный автомат в состоянии «выключено» с возможностью дыхания из атмосферы;

на фиг.3 изображено расположение рычажного механизма и механизма включения/выключения (мембрана и крышка условно не показаны);

на фиг.4 изображена маска с легочным автоматом в положении «включено»;

на фиг.5 - легочный автомат в состоянии «включено» на стадии выдоха;

на фиг.6 - легочный автомат в состоянии «включено» на стадии вдоха.

Осуществление изобретения

Дыхательный аппарат включает источник сжатого газа, например баллон с редуктором (на чертеже не показан), маску 1 с клапанной коробкой 2, в которой установлен подпружиненный клапан выдоха 3, легочный автомат 4, соединяющийся с одной стороны с клапанной коробкой, а с другой стороны через впускной штуцер 7 с источником сжатого газа. Легочный автомат состоит из корпуса 8 с выполненными в нем седлом 12 под впускной клапан 13, крышки 9 и герметично закрепленной между ними мембраны 10. Впускной клапан 13 выполнен в виде поршня диаметром D со штоком диаметром d, имеет с одной стороны уплотнение 14, контактирующее с седлом 12, а с противоположной стороны седло 20, контактирующее с уплотнением 19 управляющего клапана 15. Впускной клапан 13 подвижно установлен в корпусе с образованием управляющей камеры 16, которая посредством канала 17 соединена с одной стороны через дюзу 18 с полостью подачи сжатого газа, а с другой стороны через седло 20 с подмембранной полостью, связанной с легкими пользователя. При этом величина площади седла 12 меньше эффективной площади впускного клапана 13, образуемой разностью диаметров D и d со стороны управляющей камеры 16. Мембрана 10, отделяющая полость легочного автомата, связанную с легкими пользователя, от окружающей среды, герметично закреплена между корпусом 8 и крышкой 9 с возможностью перемещения совместно с установленным через рычаги 11 управляющим клапаном 15 в противоположных направлениях с впускным клапаном 13. Механизм включения/выключения легочного автомата включает шток 5, рычаг 6 и пружину 21. При соединении легочного автомата 4 с маской 1 шток 5 перемещается вверх, соприкасаясь с упором в клапанной коробке 2, шток 5 освобождает рычаг 6 и мембрану 10, переводя легочный автомат в рабочий режим. При отсоединении легочного автомата 4 от маски 1 шток 5 под действием пружины 21 перемещается вниз и через рычаг 6, мембрану 10 и рычаги 11 выключает легочный автомат.

Дыхательный аппарат работает следующим образом.

При включении источника сжатого газа при не состыкованном с маской легочном автомате 4 сжатый газ через впускной штуцер 7 попадает на поршень впускного клапана 13 и перемещает его до посадки подушки клапана 14 на седло 12. При этом доступ сжатого газа на впускной клапан 13 автоматически перекрывается.

Для стыковки легочного автомата 4 с маской 1 поступательным движением вставляют выходной штуцер корпуса 8 в приемную часть клапанной коробки 2 до момента зацепления корпуса 8 в клапанной коробке 2. В этом положении легочный автомат 4 состыкован с маской, и сжатый газ поступает на впускной клапан 13, легочный автомат переведен в положение «включено».

При отсутствии потребления газа со стороны пользователя или при осуществлении выдоха сжатый газ через седло 12 и седло 20 попадает в подмембранную полость. Давление в подмембранной полости повышается, и за счет перепада давлений между подмембранной полостью и окружающей средой мембрана 10 перемещается с помощью рычагов 11 управляющий клапан 15 до контакта подушки клапана 19 с седлом 20 клапана 13. Величина избыточного давления в подмембранной полости определяется усилием, необходимым для удержания в закрытом положении управляющего клапана 15 при рабочем давлении газа в управляющей камере 16. Давление в управляющей камере 16 через дюзу 18 выравнивается до значения рабочего давления на входе в легочный автомат. При этом за счет того, что эффективная площадь седла 12 меньше эффективной площади впускного клапана 13 со стороны управляющей камеры 16, создается усилие, перемещающее впускной клапан 13 до момента контакта уплотнения 14 с седлом 12. Одновременно с перемещением впускного клапана 13 перемещается и находящийся в контакте с седлом 20 управляющий клапан 15. Выдох пользователя осуществляется в окружающую среду за счет открытия подпружиненного клапана выдоха 3.

При осуществлении вдоха давление в подмембранной полости уменьшается, мембрана 10 под действием давления окружающей среды и за счет усилия, создаваемого сжатым газом со стороны управляющей камеры 16 на управляющий клапан 15, начинает перемещаться вдоль оси легочного автомата и управляющий клапан 15 выходит из контакта с седлом 20 впускного клапана 13. В связи с тем, что проходное сечение дозы 18 намного меньше проходного сечения седла 20, давление в управляющей камере 16 уменьшается и впускной клапан 13 начинает перемещаться вдоль оси легочного автомата, выходя из контакта с седлом 12 и открывая доступ газа к пользователю. При этом за счет возможности перемещения мембраны в одном направлении с впускным клапаном 13 перемещение управляющего клапана 15 относительно седла 20 происходит до момента начала перемещения впускного клапана 13, а величина этого перемещения поддерживается минимально необходимой независимо от величины перемещения впускного клапана 13 во всем диапазоне легочных вентиляций. Это позволяет существенно сократить время реакции впускного клапана 13 на изменение потребного расхода газа в различных режимах дыхания, создаваемых пользователем в процессе работы.